低压无功电容补偿在污水处理厂节能中的应用

李根壮

（广州市沥滘污水处理厂 广州）

一、问题的提出

某污水处理厂设计总规划日处理污水50万t，分两期工程建设，其中一期20万t/天，二期30万t/天，离心脱水机脱水后的污泥经过该厂污泥液压输送系统后至泥车或泥船。该厂配有两套安乐设备安装工程有限公司提供的设备，每套设备总功率258 kW，电压380 V，每套设备配有独立进线柜和出线柜，由该厂1#低压室总开关控制，1#低压室有4套无功电容补偿柜，总容量1440 kvar。在4套无功电容补偿柜全部投入情况下，运行污泥液压输送系统后发现现场功率因数装置显示＜0.50。为此在该厂污泥液压输送系统配电柜增加1套无功电容补偿柜，对三相异步电机进行就地补偿，补偿后现场功率因数提高至0.95左右，节能效果显著。

二、确定异步电机就地补偿电容容量

就地补偿是将补偿电容与电机组装成一体，将电容器并联在电机接线端子上，相对集中补偿方式，电机无功就地补偿具有诸多优点。

1.异步电机无功补偿容量计算公式

（1）为防止自励磁过电压，单台电机补偿容量不宜过大，若按电机额定电压下的空载电流选择电容器无功功率，则不会产生自励磁过电压。

式中 Qc——所需补偿的总无功功率，kvar

UN——电源额定线电压，kV

I0——电机空载电流，A

（2）根据负荷最大功率、补偿前功率因数cosφ1及要求补偿后达到的功率因数cosφ2确定补偿容量。

式中 α——平均负荷系数，取0.7～0.8

P——用户最大负荷，kW

tgφ1——补偿前平均功率因数角

tgφ2——补偿后平均功率因数角

q——补偿率，kvar/kW

tgφ1、tgφ2分别对应 cosφ1、cosφ2，一般取 cosφ2为 0.90～0.95即可，不宜选择过高补偿，否则将大幅增加投资费用。

2.计算和选择无功补偿电容量

由于现场无法测量确定异步电机的空载电流，因此不能使用公式（1）计算所需补偿的总无功功率。应使用公式（2）计算，当cosφ1=0.53、cosφ2=0.95 时，根据表 1，查出 q=1.24 kvar/kW，α=0.73，P=400 kW，代入公式（2），计算出 Qc=362 kvar，取整 360 kvar。故该厂选用12组（每组电容量为30 kvar），总电容量为360 kvar的无功补偿电容柜。

表1 每kW负荷所需无功补偿率值查取表

三、应用效果

1.节能显著

三相异步电机经过无功就地补偿，所需无功电流由并联电容器供给，提高了系统功率因数，减少了企业电费支出。根据有功功率P=3UIcosφ（U——额定电压，I——运行电流，cosφ——功率因数），计算出单独运行A仓或B仓和同时运行两套设备过程的电量（表2），综合该污水厂平均电费为0.83元/（kW·h）以及两套设备平均运行8 h/套，则每年节省电量12～24万kW·h，节省电费10～20万元。

表2 低压无功电容补偿前后数据

2.提高了供配电设备供电能力

供配电设备的供电能力主要由线路输出能力和配电变压器的容量决定，对于一定容量的用电负载，当其有功功率为一定值时，功率因数越低，需要提供的电流越大。进行无功补偿后，所需无功电流大部分由电容器供给，从而降低了供电设备的供电负荷，相应提高了供电设备的供电能力。

3.延长电器使用寿命

三相异步电机采取无功就地补偿后，由于线路上无功电流减少，其线路电压降也相应减少，供电线路电压有所提高，使电机负荷电流下降，绕组发热减轻，改善了电机运行性能。控制开关故障率也随之降低，使用寿命增加，减少日常维护费用。

四、结束语

低压无功电容补偿装置是提高供电功率因数，减少供配电设备及输电线路有功电能损耗的有效措施。无功电容补偿节能技术投资少、见效快、收益高、操作简单，若企业应用得当，则节能效果非常可观。

1 张乃标.三相异步电动机的无功就地补偿[J].枣庄学院学报，2007，24（2）

2 李敏.低压电动机无功就地补偿[J].同煤科技，2004（1）

3 张春霞.就地电容补偿节能技术在污水处理厂的应用[J].矿业快报，2004（9）

4 肖 敏等.低压无功动态补偿装置在节能降耗中的应用[J].电气时代，2008（8）